安科瑞陳偉 acrelchenwei

文章主要研究污水處理廠的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)。針對(duì)污水處理廠實(shí)際運(yùn)行中耗電量高的問題，需要從用電設(shè)備選型、配電回路設(shè)計(jì)、智慧水廠建設(shè)等方面進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。通過在工程實(shí)際中的應(yīng)用，證明了相關(guān)設(shè)計(jì)的可靠性與有效性。

污水處理廠的消耗主要集中在電力、藥物、燃料等方面，電能在污水處理廠總能耗的占比超過70%。同時(shí)，在污水處理廠投資中，電氣部分投資占比為12%左右。因此，加強(qiáng)污水處理廠的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)污水處理廠減少能耗與投資具有重要意義。

在污水處理廠中需要用到大量的用電設(shè)備，如在預(yù)處理系統(tǒng)中需要用到排污泵、閘門、除污機(jī)等，在沉淀池中需要用到攪拌機(jī)、提升泵、排泥機(jī)等，在污泥處理系統(tǒng)中需要用到壓榨泵、清洗泵、螺桿泵等，這些用電設(shè)備需要消耗大量電能。此外，紫外消毒、照明、除臭等系統(tǒng)也需要消耗大量的電能。根據(jù)《城市污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定，達(dá)到一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)的污水處理廠處理每立方米污水的電耗是0.15～0.28kW·h，達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)的污水處理廠處理每立方米污水的電耗是0.28～0.4kW·h。

在污水處理廠的電氣設(shè)計(jì)中，節(jié)能優(yōu)化需要考慮的問題。在節(jié)能設(shè)計(jì)前，需要針對(duì)《城市污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》中污水處理廠電耗的“硬指標(biāo)”，分析污水處理廠的能耗特點(diǎn)。污水處理廠中的工藝處理單元大致可以分為預(yù)處理單元、生化處理單元和污泥處理單元，如圖1所示。其中，預(yù)處理單元中一般會(huì)有多臺(tái)大功率水泵；生化處理單元的電能消耗一般達(dá)到整廠工藝設(shè)備電能消耗的50%～70%，而生化處理單元中的曝氣處理能耗又在其中占很大比例，因?yàn)槠貧馓幚淼挠秒娫O(shè)備主要是鼓風(fēng)機(jī)等。由此可見，污水處理廠的電能消耗分布相對(duì)集中，呈現(xiàn)“大集中，小分散”的特點(diǎn)。

污水處理廠中有大量的用電設(shè)備，包括鼓風(fēng)機(jī)、泵、攪拌器、照明設(shè)備等。作為設(shè)計(jì)人員，不僅要考慮用電設(shè)備的配電、選型與布局等問題，針對(duì)污水處理廠的高耗能問題，還需要在設(shè)計(jì)階段考慮用電設(shè)備的節(jié)能與優(yōu)化問題。常用的電氣節(jié)能手段包括選用能效等級(jí)高的變壓器、選用符合經(jīng)濟(jì)電流密度要求的纜線、變電所位置合理選址等，上述方法目前已經(jīng)發(fā)展較為成熟，在大多數(shù)的廠站設(shè)計(jì)中都用到了相關(guān)的方法。隨著科技的進(jìn)步，特別是數(shù)字化、智能化技術(shù)的發(fā)展，污水處理廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的新技術(shù)、新方法也慢慢得到普及。

常規(guī)節(jié)能方法

（1）合理選擇變電所位置。小型污水處理廠規(guī)模較小、工藝簡單，用電設(shè)備比較少、負(fù)荷比較集中。針對(duì)小型污水處理廠，在條件允許情況下可設(shè)置1個(gè)變電所，并深入負(fù)荷中心，使變電所離用電點(diǎn)的總距離較小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)低壓配電距離的*小化，減少配電回路中纜線、管線、溝槽等的消耗與開挖。大型污水處理廠的面積和規(guī)模比較大，用電設(shè)備布局較為分散，用電負(fù)荷呈現(xiàn)“分散式集中”的特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)階段，可以采用多變電中心的模式，設(shè)置1個(gè)總的變電中心，外加多個(gè)分散的分變電所，實(shí)現(xiàn)放射式的供電布局。一方面，可以減少電氣設(shè)備過于集中導(dǎo)致的電房面積過大和電氣設(shè)備的噪聲、散熱等問題；另一方面，可以減少纜線電壓損失，提高電能質(zhì)量，有利于用電設(shè)備的正常運(yùn)行。

（2）選擇能效等級(jí)較高的變壓器。變壓器容量的選擇對(duì)整個(gè)供配電系統(tǒng)具有決定性的影響，若變壓器容量過大，會(huì)產(chǎn)生變壓器負(fù)荷率降低、工程建設(shè)費(fèi)用增大、變壓器損耗增大等問題。因此，在設(shè)計(jì)階段，要選擇容量合適的變壓器。在新版規(guī)范《電力變壓器能效限定值及能效等級(jí)》中，對(duì)變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗的要求有所變化，如表2所示。以10kV干式變壓器為例，1級(jí)電工鋼帶變壓器的空載損耗相對(duì)于之前降低了25%左右，負(fù)載損耗針對(duì)大容量的變壓器也有較大程度的下降，因此在有條件的情況下，需要優(yōu)先選用能效等級(jí)較高的變壓器，有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計(jì)算到能效管理平臺(tái)的產(chǎn)品生態(tài)體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺(tái)通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝保護(hù)、監(jiān)測(cè)、分析、治理裝置，用于監(jiān)測(cè)污水廠能耗總量和能耗強(qiáng)度，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)主要用能設(shè)備能效，保護(hù)污水廠運(yùn)行安全可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細(xì)的解決方案。

AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)備運(yùn)維等，貫穿水務(wù)能源流的始終，幫助運(yùn)維管理人員通過一套平臺(tái)、一個(gè)APP實(shí)時(shí)了解水務(wù)配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門管理需要。

總體來說，在污水處理廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中，可以采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法和建立指揮水廠等新方法、新技術(shù)。目前，污水處理廠的智慧化建設(shè)正在如火如荼地開展，但同時(shí)存在許多問題如缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和管理，操作人員對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)不熟悉，部分功能過于復(fù)雜等。因此，針對(duì)智慧水廠的建設(shè)，還有很多工作要做。